一种金属熔丝结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种金属熔丝结构。
【背景技术】
[0002]在集成电路装置中，例如在互不金属氧化物半导体(CMOS)集成电路，常常需要能够永久的存储信息，或者在制造之后形成集成电路的永久连接。熔丝或者形成可断开连接的装置经常用于这个目的。例如，熔丝也可用于编程冗余原件以替换同样的有缺陷的元件。此外，熔丝可用于存储芯片识别或者其他这样的信息，或者用于通过调整电流路径的电阻来调整电路的速度。
[0003]一类型的熔丝装置被编程或者断开，在处理或者钝化半导体装置之后，采用激光已通过暴露于高能量光而打开连接，由此激活冗余电路。这种特定类型的熔丝装置需要使激光准确的对准在熔丝装置上，以避免损坏相邻的装置。
[0004]随着半导体器件集成度的不断提高，器件的尺寸也越来越小，对于器件的稳定性要求也更高，但是由于器件尺寸的缩小，器件的物理极限受到限制，给器件的稳定性以及良率带来极大的挑战，例如在金属熔丝(metal fuse)工艺中，金属熔丝的稳定性成为一项重要的性能评价标准，特别是金属熔丝在高温存储寿命(High Temperature StorageLifetime, HTSL)的长短成为评价金属熔丝的关键。
[0005]现有技术中一种金属熔丝结构如图1b所示，所述金属熔丝包括第一金属线101，以及位于所述第一金属线101上方的第二金属线102，所述第一金属线101和第二金属线102之间通过通孔(via) 103连通，当位于底部的第一金属线101发生断裂后，如图1a所示，当所述金属线断裂处距离所述通孔(via) 103的距离较远时，在进行热压处理(thermalstress)时，所述金属熔丝断裂处重新被金属填充的可能性越小；此外，所述第一金属线101的长度越长，所述金属熔丝断裂后形成的孔洞(void)也离所述金属通孔也越远。
[0006]虽然通过增加所述金属线的长度可以在一定程度上解决所述金属熔丝的稳定性，但是这与器件尺寸不断缩小的趋势相违背，所述方法并不能很好的解决该问题，因此需要对金属熔丝结构做进一步的改进，以便提高金属熔丝的稳定性以及良率。
【发明内容】
[0007]在
【发明内容】
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在【具体实施方式】部分中进一步详细说明。本发明的
【发明内容】
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0008]本发明为了克服现有技术存在的问题，提供了一种金属熔丝结构，包括:
[0009]第一金属线和第二金属线，所述第一金属线和所述第二金属线位于上下两平面中；
[0010]金属通孔，连接所述第一金属线和所述第二金属线；
[0011]位于所述第二金属线下层的第一虚拟金属层，位于所述第一金属线和所述第二金属线两侧的第一虚拟堆栈结构和第二虚拟堆栈结构；
[0012]所述第一虚拟堆栈结构和所述第二虚拟堆栈结构均包括第二虚拟金属层、第三虚拟金属层、第一虚拟通孔和第二虚拟通孔；
[0013]所述第二虚拟金属层与所述第二金属线位于同层，所述第三虚拟金属层与所述第一金属线位于同层，所述第一虚拟通孔位于所述第一虚拟金属层与所述第二虚拟金属层之间，所述第二虚拟通孔位于所述第二虚拟金属层与所述第三虚拟金属层之间；
[0014]其中所述第一虚拟金属层与所述第一虚拟堆栈结构和第二虚拟堆栈结构构成一 U型结构环绕所述金属通孔。
[0015]作为优选，所述第二金属线的长度大于所述第一金属线的长度。
[0016]作为优选，所述第一虚拟金属层下方还设置有若干虚拟金属层。
[0017]作为优选，所述若干虚拟金属层之间通过若干虚拟通孔连接。
[0018]作为优选，所述金属熔丝结构还包括位于所述若干虚拟金属层下面的半导体衬底，所述若干虚拟金属层形成从所述第二金属线到所述半导体衬底的散热通道。
[0019]作为优选，还包括设置于所述虚拟金属层一侧的虚拟金属块，用于抑制所述虚拟金属层的填充，以将所述第二金属线的孔洞形成位置控制在远离所述金属通孔的位置处。
[0020]作为优选，所述第一虚拟金属层的一侧设置有所述虚拟金属块。
[0021]作为优选，所述第三虚拟金属层的一侧设置有所述虚拟金属块。
[0022]作为优选，所述U型结构和所述金属通孔之间的距离不小于lOum。
[0023]作为优选，所述金属通孔嵌于所述U型结构的中心。
[0024]本发明中通过在所述金属熔丝结构包括上下通过金属通孔连接的金属线，以及位于所述第二金属线下层的第一虚拟金属层，位于所述第一金属线和所述第二金属线两侧的第一虚拟堆栈结构和第二虚拟堆栈结构，其中所述第一虚拟金属层与所述第一虚拟堆栈结构和第二虚拟堆栈结构构成一 U型结构环绕所述金属通孔，所述第一虚拟堆栈结构和第二虚拟堆栈结构结合所述第一虚拟金属层以及下方的若干金属层形成散热通道，将所述金属通孔中产生的热量及时消散，确保在所述金属通孔附近不会出现熔丝断裂的情况，提高熔丝结构的稳定性。
[0025]此外，为了进一步提高所述器件的稳定性，在所述金属熔丝的下方，所述第二虚拟堆栈结构的一侧设置虚拟金属块，所述虚拟金属块将所述金属熔丝加热位置控制在远离所述金属通孔的位置，进一步提高所述金属熔丝结构的稳定性，提器件的良率。
【附图说明】
[0026]本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，
[0027]图1a为现有技术中所述金属熔丝断裂厚度SEM示意图；
[0028]图1b为现有技术中所述金属熔丝的结构示意图；
[0029]图2为本发明一【具体实施方式】中金属熔丝的结构示意图；
[0030]图3为本发明一【具体实施方式】中金属熔丝沿A-A剖面的示意图；
[0031]图4为本发明一【具体实施方式】中金属熔丝的侧视图；
[0032]图5为本发明一【具体实施方式】中金属熔丝的能量密度和温度差的示意图。
【具体实施方式】
[0033]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
[0034]为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本发明所述金属熔丝的结构。显然，本发明的施行并不限于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
[0035]应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
[0036]现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。
[0037]本发明为了解决现有技术中金属熔丝存在的各种问题，提供了一种稳定性更好的金属熔丝结构，在所述金属熔丝结构包括:
[0038]第一金属线和第二金属线，所述第一金属线和所述第二金属线位于上下两平面中；
[0039]金属通孔，连接所述第一金属线和所述第二金属线；
[0040]位于所述第二金属线下层的第一虚拟金属层，位于所述第一金属线和所述第二金属线两侧的第一虚拟堆栈结构和第二虚拟堆栈结构；
[0041]其中所述第一虚拟堆栈结构和第二虚拟堆栈结构分别包括与所述第二金属线位于同层的第二虚拟金属层、与所述第一金属线位于同层的第三虚拟金属层，以及位于所述第一虚拟金属层与所述第二虚拟金属层之间的第一虚拟通孔、位于所述第二虚拟金属层与所述第三虚拟金属层之间的第二虚拟通孔；
[0042]其中所述第一虚拟金属层与所述第一虚拟堆栈结构和第二虚拟堆栈结构构成一 U型结构环绕所述金属通孔。
[0043]本发明中通过在所述金属熔丝的周围设置第一虚拟堆栈结构和第二虚拟堆栈结构，结合位于下方的多层虚拟金属层和虚拟金属通孔形成至半导体衬底的散热通道，将所述金属通孔中产生的热量及时消散，确保在所述金属通孔附近不会出现熔丝断裂的情况，提高熔丝结构的稳定性。
[0044]作为优选，为了进一步提高所述器件的稳定性，在所述第二金属熔丝的一侧设置虚拟金属块，所述虚拟金属块将所述金属熔丝加热位置控制在远离所述金属通孔的位置，进一步提高所述金属熔丝结构的稳定性，提器件的良率。
[0045]此外，所述虚拟金属块将所述加热位置控制在远离所述金属通孔的位置，在加热将位于下方的第二金属线熔断后，形成孔洞，完成编程，在完成编程后所述虚拟金属块还可以起到阻止所述虚拟堆栈结构进入所述熔断后形成的孔洞中，提高器件的稳定性。
[0046]进一步